抽水蓄能机组调速系统参数辨识及控制优化

目 录
1 绪论 1
1.1 抽水蓄能机组控制优化研究的背景及意义 1
1.2 抽水蓄能机组运行特点与特性 3
1.2.1 抽水蓄能机组运行特点 3
1.2.2 抽水蓄能机组“S”特性 4
1.2.3 抽水蓄能机组驼峰特性 5
1.3 抽水蓄能机组调速系统辨识研究 6
1.3.1 系统辨识理论与方法 6
1.3.2 抽水蓄能机组调速系统辨识 10
1.4 水电机组调速系统控制优化研究 10
1.4.1 控制策略优化 11
1.4.2 抽水蓄能机组导叶关闭规律优化 14
2 抽水蓄能机组调速系统建模及非线性动力学分析 17
2.1 调速器数学模型 17
2.1.1 微机调节器数学模型 18
2.1.2 执行机构数学模型 18
2.2 引水系统数学模型 19
2.2.1 等效简化模型 19
2.2.2 特征线求解模型 20
2.3 水泵水轮机数学模型 22
2.3.1 线性解析模型 22
2.3.2 内特性模型 23
2.3.3 基于全特性曲线的非线性模型 23
2.4 发电/电动机及负载模型 26
2.5 抽水蓄能机组调速系统仿真模型 26
2.5.1 调速系统线性模型 26
2.5.2 调速系统非线性模型 27
2.5.3 调速系统数值计算模型 29
2.6 基于调速系统非线性模型的动力学稳定性分析 30
2.6.1 空载开机 30
2.6.1 空载频率扰动 33
2.7 本章小结 35
3 抽水蓄能机组调速系统参数辨识 37
3.1 引言 37
3.2 引力搜索算法 38
3.3 基于改进引力搜索的调速系统自适应参数辨识 40
3.3.1 调速系统模型 40
3.3.2 改进的引力搜索算法 41
3.3.3 基于BCGSA的自适应一体化参数辨识模型 45
3.3.4 实例验证 49
3.4 基于调速系统“白箱”线性模型映射的BP神经网络参数辨识 55
3.4.1 调速系统“白箱”线性模型的映射 55
3.4.2 基于映射模型的参数辨识方法 57
3.4.3 算例分析 58
3.5 本章小结 60
4 抽水蓄能机组调速系统分数阶PID控制器设计与参数优化 61
4.1 引言 61
4.2 分数阶微积分原理 62
4.2.1 分数阶微积分的定义 62
4.2.2 分数阶微积分的滤波器近似 63
4.2.3 分数阶微积分的LAPLACE变换 64
4.3 多场景模式下分数阶PID控制器设计与参数优化 64
4.3.1 调速系统分数阶PID控制器 64
4.3.2 参数优化多场景目标函数 66
4.3.3 仿真实例验证与结果分析 68
4.4 自适应快速模糊分数阶PID控制与参数优化 72
4.4.1 模糊控制理论 72
4.4.2 自适应快速模糊分数阶PID控制器 75
4.4.3 仿真实例验证与结果分析 77
4.5 本章小结 82
5 复杂工况下抽水蓄能机组导叶关闭规律多目标优化 84
5.1 引言 84
5.2 导叶关闭规律优化问题描述 85
5.2.1 水泵水轮机水力特性 85
5.2.2 导叶关闭方式 86
5.2.3 导叶关闭规律优化 88
5.3 改进多目标引力搜索算法 89
5.3.1 多目标问题的定义 89
5.3.2 改进多目标引力搜索算法 91
5.3.3 算法性能测试 95
5.4 复杂工况下机组导叶关闭规律多目标优化模型 99
5.4.1 优化目标 99
5.4.2 多重约束条件 100
5.5 基于IMOGSA的导叶关闭规律多目标优化求解策略 102
5.5.1 群体初始化 102
5.5.2 约束条件处理 103
5.5.3 优化求解策略流程 105
5.6 实例分析 106
5.6.1 仿真模型介绍 106
5.6.2 算法参数及仿真情景设定 108
5.6.3 仿真结果及分析 109
5.7 本章小结 114
6总结及展望 115
6.1 全书工作总结 115
6.2 进一步研究展望 116
参考文献 118